Скрининг металлоорганических каркасов (MOF) для процессов разделения смесей

Наблюдается экспоненциальный рост в разработке металлоорганических каркасов (МОК) для использования в качестве адсорбентов при разделении смесей. Для крупномасштабных применений такие разделения обычно выполняются с использованием технологии адсорбции с изменением давления (PSA). Процессы PSA представляют собой серию адсорбционных устройств с неподвижным слоем, работающих в переходном режиме, состоящем из циклов адсорбции и десорбции. Основная цель этой статьи — обсудить разнообразие показателей и инструментов, доступных для оценки и ранжирования МОК с точки зрения их эффективности разделения в операциях PSA. В простейшем случае МОК могут быть оценены с использованием комбинации показателей, таких как селективность адсорбции и сорбционная способность, которые могут быть рассчитаны на основе теории идеального адсорбированного раствора (IAST) для равновесия адсорбции смесей с использованием однокомпонентных изотерм в качестве входных данных. Соответствующий показатель зависит от того, можно ли получить желаемый продукт требуемой чистоты в цикле адсорбции или десорбции в операциях PSA. Для МОФов, в которых молекулы-гости плотно ограничены, внутрикристаллическая диффузия также может сильно влиять на эффективность разделения. Действительно, диффузионные воздействия могут быть использованы для эффективного предотвращения проникновения одного из компонентов в поры. Такое исключение является стратегией, имеющей жизненно важное значение для извлечения алкенов высокой чистоты из смесей алкенов и алканов. Важный вывод из этой статьи заключается в том, что базовое понимание работы PSA имеет жизненно важное значение для отбора и ранжирования МОФов. Пожалуйста, обратитесь к моим статьям для получения дополнительной информации. (1) Krishna, R. Screening Metal-Organic Frameworks for Mixture Separations in Fixed-Bed Adsorbers using a Combined Selectivity/Capacity Metric. RSC Adv. 2017, 7, 35724-35737. https://doi.org/10.1039/C7RA07363A. (2) Кришна, Р. Методологии скрининга и отбора кристаллических микропористых материалов для разделения смесей. Sep. Purif. Technol. 2018, 194, 281-300. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.... (3) Кришна, Р. Метрики для оценки и скрининга металлоорганических каркасов для применения в разделении смесей. ACS Omega 2020, 5, 16987−17004. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02218. (4) Кришна, Р. Синергетическое и антисинергетическое внутрикристаллическое диффузионное влияние на разделение смесей в адсорберах с неподвижным слоем. Precision Chemistry 2023, 1, 83-93. https://doi.org/10.1021/prechem.2c00003. (5) Krishna, R. Fundamental Insights into Intra-Crystalline Diffusional Influences on Mixture Separations in Fixed Bed Adsorbers. Chem & Bio Engineering 2024, 1, 53-66. https://doi.org/10.1021/cbe.3c00057. (6) Krishna, R. Analysis of transient breakthroughs in fixed-bed adsorbers. Chemical Engineering Journal Advances 2026, 27, 101431. https://doi.org/10.1016/j.ceja.2026.1....